MODUL 1 MODULASI ANALOG

13 

Teks penuh

(1)

Unit I Amplitude Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 1

MODUL 1 MODULASI ANALOG

Tujuan Praktikum

1. Memahami prinsip kerja modulasi dan demodulasi Amplitude Modulation (AM) dan Frequency Modulation (FM)

2. Dapat menganalisa pengaruh index modulasi pada AM dan FM 3. Dapat menganalisa keluaran demodulator AM dan FM

4. Dapat menganalisa pengaruh dari Adaptive White Gaussian Noise terhadap sinyal hasil demodulasi.

5. Dapat menganalisa pengaruh dari filter terhadap sinyal hasil modulasi. 6. Mengenalkan Software MATLAB

1. Amplitude Modulation (AM)

Modulasi amplitude merupakan proses modulasi dimana amplituda sinyal carrier akan berubah-ubah sesuai dengan sinyal informasi. Modulasi amplitude terdapat tiga jenis: AM DSB SC, AM SSB, AM DSB FC

Gambar sinyal pemodulasi (VLF )

(2)

Unit I Amplitude Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 2

Gambar sinyal modulasi Amplitudo

1.1 AM DSB SC

Dilihat dalam komponen domain frekuensi, nilai daya dari frekuensi carriernya ditekan sehingga dianggap bernilai 0. Hal ini menjadikan AM DSB SC dapat menghemat daya hingga 66,7% dari total daya yang ditransmisikan.

Titik A  ( ) Titik E  Vc’ cos (ωc t + φ) Titik B  Sc (t) = Vc cos ωc t Titik F 

( cos (2 + φ ) cos φ ) m(t)

Titik C=D SDSB-SC (t) = m (t) . Sc (t) Titik G 

( )

Gambar spektum frekuensi AM DSB SC:

m(t) D E F mixer Local oscilator LPF G Demodulator di samping merupakan demodulasi dengan menggunakan detektor sinkron. m(t) A B C mixer Local oscilator

V

AM

(t)

t

H h

(3)

Unit I Amplitude Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 3

AM SSB

Sinyal AM SSB menekan salah satu sideband dengan menggunakan filter, sehingga akan dihasilkan sinyal SSB-LSB dan sinyal SSB-USB. Dari masing-masing single sideband bila ditransmisikan akan dapat menghemat daya hingga 83,3% dari total daya yang seharusnya ditransmisikan.

Titik A  ( ) Titik B  ( ) Titik C  [ ( ) ( ) ]

Untuk blok demodulator sama dengan AM-DSB-SC. Gambar spektum frekuensi AM SSB-LSB:

1.2 AM DSB FC SDSB-FC(t)=Vc[1+kam(t)]cos ct cos ct+0 A m(t) B C mixer Local oscilator BPF USB D m(t) A B C mixer Local oscilator BPF LSB D E Local oscilator A m(t) B C mixer D Adder

(4)

Unit I Amplitude Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 4

Sinyal keluaran untuk tiap titik adalah sebagai berikut : Titik A :

Titik B : ( )

Titik C : ( ) Titik D : Vamp = Vc cos (ωc t + φ0)

Titik E : VAM-DSB-FC = Vc [1 + m(t)] cos ωc t , Keterangan :

VLF = Persamaan sinyal info VHF = Persamaan sinyal carrier Vm = Amplitude sinyal info Vc = Amplitude sinyal carrier Vamp = Persamaan sinyal keluaran amplifier VAM = Persamaan sinyal AM DSB FC ka = konstanta modulasi 0 = Pergeseran sudut phasa

a. Spektum Frekuensi AM DSB FC (Pita Satu Sisi) VAM-DSB-FC = Vc [1 + ka m(t)] cos ωc t

Dengan persamaan trigonometri dapat disampaikan sebagai berikut :

V(volt) Vc f 0 fc-fm fc fc+fm 𝑉𝐴𝑀 𝑉𝑐 𝜔𝑐𝑡 𝑚𝑉𝑐[ (𝜔 𝑐 𝜔𝑚) 𝑡 𝑚𝑉𝑐[ (𝜔𝑐 𝜔𝑚) 𝑡

(5)

Unit I Amplitude Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 5

b. Daya Sinyal pada Beban

V(volt) f 0 fc-fm fc fc+fm c. Indeks modulasi AM

Persamaan VAM dapat pula dinyatakan sebagai berikut : ( ) Ket : Vc = Amplitude carrier

m = Indeks modulasi

Indeks modulasi merupakan suatu nilai yang menunjukan kualitas modulasi. Berdasarkan besarnya indeks modulasi (m), kondisi modulasi dapat dikelompokkan sebagai berikut :

(6)

Unit II Frequency Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 6

1. Under Modulation ( m < 1 )

2. Critical Modulation ( m = 1 )

V(volt)

3. Over Modulation ( m>1 )

Harga indeks modulasi untuk (m) < 1 dan indeks modulasi (m)= 1 adalah sebagai berikut :

H = Vc ( 1 + m )

h = Vc ( 1 - m )

Harga indeks modulasi untuk (m) > 1.

H = Vc ( 1 + m )

h = Vc ( 1 – m )

Ket.: H = amplitude tinggi

h = amplitude rendah

Untuk sinyal AM-DSB-SC dan AM-SSB hanya memiliki 1 jenis index modulasi yaitu m=1 sedangkan untuk AM-DCB-FC memiliki ketiganya.

H h V(volt) t t H h V(volt)

(7)

Unit II Frequency Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 7

1.4 Demodulasi AM

Demodulasi AM merupakan proses pemulihan sinyal pemodulasi dari sinyal termodulasi. Detektor selubung merupakan teknik demodulasi paling sederhana, namun tidak cocok dipakai untuk sinyal dalam keadaan Over Modulation ( m>1 ).

Prinsip kerja detektor selubung (detektor asinkron) : 1. Dioda : berfungsi sebagai penyearah

2. Arus yang lewat dioda mengakibatkan terjadi proses pengisian muatan di kapasitor sehingga V katoda naik. Saat V katoda = V anoda maka dioda off dan terjadi proses pengosongan dari kapasitor ke resistor,sehingga V katoda akan turun lagi dan begitu seterusnya berulang-ulang.

gambar keluaran hasil detektor selubung.

Selain detector selubung (asinkron), demodulasi dapat juga dilakukan dengan detector sinkron. Seperti gambar berikut :

[Vc (1+m cos mt)] x Vc

Vc (1+m cos mt)] cos ct (Vm.Vc/2) cos mt

Vc cos ct

Prinsip dari detektor sinkron adalah menggunakan sinyal carrier yang sama pada transmitter dan receiver. Detektor sinkron bisa digunakan untuk semua indeks modulasi, namun rangkaian yang digunakan lebih rumit daripada detector selubung.

(8)

Unit II Frequency Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 8

PROSEDUR PRAKTIKUM AMPLITUDE MODULATION

1. Buka file modulasi_am.m di folder praktikum Siskom

2. File modulasi_am.m mempunyai konfigurasi sebagai berikut : modulasi_am(fc,fm,ma,of) dengan

a. fc : frekuensi carrier sinyal pembawa, default = 20 Hz b. fm : frekuensi sinyal informasi : default = 5 Hz c. ma : indeks modulasi : default = 0.7

d. of : orde filter lowpass : default = 5

3. Tekan F5 di Editor MATLAB untuk save dan run file .m tersebut, atau ketik modulasi_am() di Command Window MATLAB untuk menjalankan program tersebut dengan nilai konfigurasi default

4. Pahami tiap baris syntax bersama Asisten Praktikum/Dosen 5. Lakukan percobaan dan kumpulkan data-data meliputi

a. Grafik sinyal hasil modulasi

b. Grafik sinyal hasil modulasi + AWGN c. Grafik sinyal hasil demodulasi

d. Grafik sinyal hasil demodulasi yang telah difilter e. Grafik spektrum frekuensi sinyal informasi

f. Grafik spektrum frekuensi sinyal kirim ( hasil modulasi+AWGN )

g. Grafik spektrum frekuensi untuk sinyal hasil demodulasi setelah difilter

Kumpulkan ke 7 data-data tersebut untuk masing-masing konfigurasi sebagai berikut :

a. dan m , default dan berikan analisa perbandingan ketiga data-data tersebut dengan kalkulasi secara teoritis di laporan anda !

b. Untuk nilai dan default, carilah data untuk SNR = 0, 5 dan 10 berikan analisa perbandingan ketiga data-data tersebut dengan kalkulasi secara teoritis di laporan anda !

(9)

Unit II Frequency Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 9

S(t) = Vc cos [2лfct + (β sin (2лfmt))

]

c. Untuk nilai ; , SNR = 0 carilah data untuk berikan analisa perbandingan keempat data-data tersebut di laporan anda !

2. Frequency Modulation (FM)

Frequency Modulation adalah modulai analog dimana Frekuensi sinyal termodulasi berubah sesuai dengan sinyal info.

Dimana : m f m m f m m f f V k f kV     2 m f f V k k    2 2 min max f f f   

β = Indeks modulasi FM Vm = Amplitudo modulasi

kf =Sensitivitas modulasi (Hz/Volt) fm = Frekuensi modulasi k = Sensitivitas modulasi (rad/Volt) fmax= Frekuensi maksimum Δf = Deviasi frekuensi sinyal FM fmin = Frekuensi minimum

(10)

Unit II Frequency Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 10

a. Daya sinyal dan bandwidth FM

Dengan menggunakan pendekatan fungsi Bessel, maka besar daya sinyal FM yaitu :

PFM= 2 2 2 r C J R V  =

2( ...)

2 2 3 2 2 2 1 2 0 2     J J J J R VC

Tabel Fungsi Bessel

Β J0(β) J1(β) J2(β) J3(β) J4(β) J5(β) 2 0.224 0.577 0.353 0.129 0.034 0.007 2.4 0 0.52 0.43 0.20 0.06 0.02 3 -0.260 0.339 0.486 0.309 0.132 0.043 4 -0.397 -0.066 0.364 0.430 0.281 0.132 dengan 

J02 2(J12 J22 J32 ...)

≈ 1maka : PFM= R VC 2 2 

(11)

Unit II Frequency Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 11

b. Spektrum frekuensi dan Bandwidth FM

Gambar spektrum frekuensi sinyal FM adalah sebagai berikut :

BW sinyal FM dapat dihitung dengan menggunakan BW Carson

2.2 Demodulasi FM

Suatu Demodulator frekuensi mendeteksi sinyal informasi dari sinyal FM dengan operasi yang berlawanan dengan cara kerja modulator FM.

Blok demodulasi FM

A B C D E

Keluaran untuk tiap-tiap titik adalah sebagai berikut :

Di A : sinyal FM yang bercampur noise dan distorsi amplitudo.

t V(t)

Di B : Sinyal FM yang amplitudonya di stabilkan (dikonstankan) karena akibat noise 𝐵𝑊𝑐𝑎𝑟𝑠𝑜𝑛 (𝛽 )𝑓𝑚 ( △ 𝑓 𝑓𝑚)

(12)

Unit II Frequency Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 12

t V(t)

Di C : Sinyal FM untuk rentang frekuensi tertentu sesuai dengan filter BPF.

t V(t)

Di D : Sinyal di D dapat dipandang sebagai sinyal AM-FM (untuk lebih jelasnya lihat karakteristi diferensiator FM di atas).

V(t)

t

Di E : Outputan detektor selubung akan berupa sinyal informasi yang dikirim. V(t)

t

PROSEDUR PRAKTIKUM FREQUENCY MODULATION

6. Buka file modulasi_fm.m di folder praktikum Siskom

7. File modulasi_fm.m mempunyai konfigurasi sebagai berikut : modulasi_fm(f,fc,fs,dev,of) dengan

a. fc : frekuensi carrier sinyal pembawa, default = 40 Hz b. f : frekuensi sinyal informasi : default = 5 Hz

(13)

Unit II Frequency Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 13

d. fs : frekuensi sampling : default = 10* e. of : orde filter lowpass : default = 10

8. Tekan F5 di Editor MATLAB untuk save dan run file .m tersebut, atau ketik modulasi_fm() di Command Window MATLAB untuk menjalankan program tersebut dengan nilai konfigurasi default

9. Pahami tiap baris syntax bersama Asisten Praktikum/Dosen 10. Lakukan percobaan dan kumpulkan data-data meliputi

a. Grafik sinyal hasil modulasi

b. Grafik sinyal hasil modulasi + AWGN c. Grafik sinyal hasil demodulasi

d. Grafik sinyal hasil demodulasi yang telah difilter e. Grafik spektrum frekuensi sinyal informasi

f. Grafik spektrum frekuensi sinyal kirim ( hasil modulasi+AWGN )

g. Grafik spektrum frekuensi untuk sinyal hasil demodulasi setelah difilter

Kumpulkan ke 7 data-data tersebut untuk masing-masing konfigurasi sebagai berikut :

a. dan , default dan default berikan analisa perbandingan ketiga data-data tersebut dengan kalkulasi secara teoritis di laporan anda !

b. Untuk nilai dan default carilah data untuk berikan analisa perbandingan keempat data-data tersebut di laporan anda !

c. Buatlah variasi nilai SNR di modulasi_fm.m di baris 12 yaitu syntax dy=awgn(y,25,'measured') , rubahlah nilai 25 tersebut menjadi 3 variasi sembarang dan berikan analisa hasil grafik perbandingan 3 data-data tersebut di laporan anda

REFERENSI

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...

Related subjects :